1.计算机组成原理
《计算机组成原理》系统地介绍了计算机的基本组成原理和内部工作机制。
《计算机组成原理》共分8章,主要内容分成两个部分:第1、2章介绍了计算机的基础知识;第3~8章介绍了计算机的各子系统(包括运算器、存储器、控制器、外部设备和输入输出子系统等)的基本组成原理、设计方法、相互关系以及各子系统互相连接构成整机系统的技术。《计算机组成原理》讲述了计算机的一般原理,并注意到与实际应用相结合。
全书内容由浅入深,每章之后均附有习题,便于自学。《计算机组成原理》可以作为高等院校计算机及相关专业“计算机组成原理”课程的教材,也可供从事计算机工作的工程技术人员参考。
根据教育部“高等学校计算机科学与技术专业规范”组织编写与美国ACM和同步《计算机组成原理》特色《计算机组成原理》以冯·诺依曼计算机模型为出发点,介绍单机系统范围内计算机的组织结构和工作原理。主要特色如下:内容覆盖了教育部“高等学校计算机科学与技术专业规范”对本课程所列知识体系中的全部核心单元及部分选修单元。
既强调计算机的基本概念和基础知识,又注重与实际应用相结合,并注意反映当代的最新技术。按照横向方式组织课程实例,而不拘泥于某一种具体的机型,以减少局限性。
注意由浅入深、循序渐进,概念讲解清楚、通俗易懂。配套学习资源齐全,形成了比较完整的教材教学体系。
作品目录编辑第1章概论11.1电子计算机与存储程序控制11.1.1电子计算机的发展11.1.2存储程序概念21.2计算机的硬件组成31.2.1计算机的主要部件41.2.2计算机的总线结构51.2.3大、中型计算机的典型结构71.2.4不同对象观察到的计算机硬件系统71.2.5冯?诺依曼结构和哈佛结构的存储器设计思想91.3计算机系统101.3.1硬件与软件的关系101.3.2系列机和软件兼容111.3.3计算机系统的多层次结构121.3.4实际机器和虚拟机器131.4计算机的工作过程和主要性能指标131.4.1计算机的工作过程131.4.2计算机的主要性能指标14习题16第2章数据的机器层次表示172.1数值数据的表示172.1.1计算机中的数值数据172.1.2无符号数和带符号数182.1.3原码表示法182.1.4补码表示法192.1.5反码表示法212.1.63种机器数的比较与转换222.2机器数的定点表示与浮点表示232.2.1定点表示法232.2.2浮点表示法252.2.3浮点数阶码的移码表示法272.2.4定点.浮点表示法与定点.浮点计算机292.2.5浮点数尾数的基数302.2.6实用浮点数举例312.3非数值数据的表示332.3.1字符和字符串的表示332.3.2汉字的表示352.3.3统一代码382.4十进制数和数串的表示392.4.1十进制数的编码392.4.2十进制数串412.5现代微型计算机系统中的数据表示举例422.6数据校验码442.6.1奇偶校验码442.6.2海明校验码462.6.3循环冗余校验码50。
2.如何学习
一般来讲,这种课有两种上法:1. 着重介绍汇编语言编程和接口技术,技巧性很强。
2. 着重介绍CPU及部分存储器之间的体系结构,顺带介绍汇编语言。我自己在大学时学的是第二种,就给你说说这个好了。
1. 参考资料:(1) [美]David A. Patterson,计算机组成和设计:软件/硬件接口,清华大学出版社(2) http://ocw.mit.edu这里能找到MIT用的相应课件,里面从头至尾介绍了一种被简化的CPU结构,包括各种实现细节,还提供免费的仿真程序供你使用。课程名称是Computation Structure2. 先修知识:(1) 数字电路的基础知识,包括组合逻辑和时序逻辑的使用与设计,最好知道一点FPGA知识(2) 至少一种高级程序设计语言,以C语言为最好(3) 数据结构中关于堆栈的内容3. 具体方法:对于一种或两种特定的并且足够典型的计算机处理器,分块搞清各个组成部分,功能特点(最好与其它CPU)比较。
掌握这种CPU的汇编语言,并利用它编制一些程序,尽量结合你搞清楚了的这种CPU的特点,提高程序效率。根据所学,自己设计实现一个至少16位指令集的CPU,优化之,最好用Verilog或VHDL进行设计。
另外,MIT的网站上有大量习题可以作为练习。
3.简述计算机的组成原理
硬件组成理论:计算机硬件设备由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备组成。
计算机各部件之间的联系是通过两股信息流动而实现的。数据由输入设备输入至运算器,再存于存储器中,在运算处理过程中,数据从存储器读入运算器进行运算,运算的中间结果存入存储器,或由运算器经输出设备输出。指令也以数据形式存于存储器中,运算时指令由存储器送入控制器,由控制器产生控制流控制数据流的流向并控制各部件的工作,对数据流进行加工处理。
存储程序思想:把计算过程描述为由许多命令按一定顺序组成的程序,然后把程序和数据一起输入计算机,计算机对已存入的程序和数据处理后,输出结果。
1)采用存储程序方式,指令和数据不加区别混合存储在同一个存储器中,(数据和程序在内存中是没有区别的,它们都是内存中的数据,当EIP指针指向哪 CPU就加载那段内存中的数据,如果是不正确的指令格式,CPU就会发生错误中断. 在现在CPU的保护模式中,每个内存段都有其描述符,这个描述符记录着这个内存段的访问权限(可读,可写,可执行).这就变相的指定了哪些内存中存储的是指令哪些是数据)
指令和数据都可以送到运算器进行运算,即由指令组成的程序是可以修改的。
(2)存储器是按地址访问的线性编址的一维结构,每个单元的位数是固定的。
(3)指令由操作码和地址组成。操作码指明本指令的操作类型,地址码指明操作数和地址。操作数本身无数据类型的标志,它的数据类型由操作码确定。
(4)通过执行指令直接发出控制信号控制计算机的操作。指令在存储器中按其执行顺序存放,由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址。指令计数器只有一个,一般按顺序递增,但执行顺序可按运算结果或当时的外界条件而改变。
(5)以运算器为中心,I/O设备与存储器间的数据传送都要经过运算器。
(6)数据以二进制表示。
4.学习计算机组成原理有什么用
“计算机组成原理”是计算机科学技术系的一门核心专业基础课程。
从课程地位来说,它在先导课和后续课之间起着承上启下的作用。 “计算机组成原理”讲授单处理机系统的组成和工作原理,课程教学具有知识面广、内容多、难度大、更新快等特点。
我们认为,一门好的“计算机组成原理”网络教材主要应具备: (1)内容全面,基本概念清楚; (2)系统性强,使学生能建立计算机整机概念; (3)有合理的知识结构,为进一步深入学习有关计算机后续课程打下良好的基础; (4)理论教学与实践教学结合,注重学生的智力开发和能力培养; (5)有较广的适应面,以适应学生在各类计算机上从事开发和应用的需要; (6)力图反映新技术、新动向,以适应计算机技术发展和变化快的需要。
5.如何学习计算机组成原理
《操作系统》是站在软件的角度看计算机的运行原理,《计算机组成原理》则是站在硬件的角度来看计算机的运行原理,因此这么课对于学习计算机的学生来说非常重要。
我这里不谈怎么通过考试,相信对于现在的的大学考试来说,只要认真备考的都不会通不过,所以这里不谈怎么通过考试,而是谈怎么学到有用的东西。 对于以后想从事嵌入式系统、操作系统设计等和硬件结合比较紧密的工作的同学,我建议所有的内容都要学好,而如果以后想从事软件相关工作的同学也要学好存储器、输入输出系统、计算机的运算方法、指令系统、CPU的结构和功能等章节的内容,因为做大型系统软件会涉及到调优的问题,如果只懂软件,而不知道硬件在怎么运行的话,调优会受到限制,软件无法发挥硬件的最大优势。
举一个简单的例子,我所在的公司以前开发过一套软件系统,在Intel的服务器上运行,一开始我们的软件运行效率非常低,然后Intel派了一个对硬件、软件都非常熟悉的团队来进行调优,经过调优,我们的程序运行效率提高了10倍。 这门课程和数字电路等课程不同,《数字电路》是站在微观的角度讲解计算机的原理的,而《计算机组成原理》则是站在宏观角度讲解的,因此大可不必在电路图等细节问题上陷得太深,只要像zsk425 说的那样,以“抽象”的观点看问题,只要知道它在做什么就可以了,不要管它内部是怎么实现的。
这门课和其他专业课不同,大部分都是理论性的东西,很少有动手实验的内容,因此很多同学感觉非常枯燥。那么我的建议就是自己多结合自己的电脑进行联想和研究,多到网上搜索相关的资料,那样理解就会更加深刻。
《计算机组成原理》、《操作系统》、《计算机组成原理》是可以当成“小说”来看的课程,不要皱着眉头把它当成理论学,而是把课本想象成一个给你讲计算机运行原理的说书人。 比如学到《系统总线》的时候,你就想:计算机部件之间的通讯如果是通过一根线来进行的话肯定非常慢,因为数据、控制信息等都要通过一根线进行,而如果分成数据总线、地址总线和控制总线三条线的话数据、控制、地址信息就可以并行进行,所以速度就快了。
然后你就可以到网上搜PCI、ISA总线等的介绍,南北桥芯片的介绍等,这样你就能把知识做到“不用刻意记就记住了”。 讲到存储器的缓存的时候,你就琢磨缓存到底是在做什么。
缓存就是为了解决低速设备读取的问题,从内存中读数据肯定没有直接从CPU的缓存中读取快,所以就需要把经常被读取的数据放到缓存中,以后读的时候直接去缓存中读取就可以。缓存不能设计的太小,因为太小的话很多需要缓存的数据放不进去,太大的话则会增加成本,而且会导致很多不需要被缓存的数据也缓存了。
然后你就到网上看主流的CPU内置的1M、2M、8M缓存的比较的文章,相信你就会理解深刻了。 讲到程序查询方式、DMA方式等的时候你就联想企业中的人员管理,有的企业里边A员工让B员工做一件事情也要领导转达任务分派,而且有的企业里一些普通的事情员工之间就可以处理,无需要领导过问。
讲到奇偶校检码的时候你就可以思考为什么有的压缩文件、视频文件有轻微的损坏仍然能够打开,你甚至可以自己写一个程序来实现校检功能。 总之,多到网上搜集相关资料,多联想,把它当成小说来读就会轻松、愉快很多,学的也会更扎实。
6.《计算机组成原理》课程讲什么内容
《计算机组成原理》课程是计算机科学与技术及相关专业的一门核心专业基础课,它在先导课和后续课之间起着承上启下的作用。
本课程系统地介绍了单处理机系统的组成和工作原理,共有7章,第一、二章为理论基础部分,概要地介绍了计算机系统的基本组成部分,即内部存储器、中央处理器和输入输出系统,并详细地阐述了计算机中的运算方法理论;第三章详细介绍了计算机的三个核心组成部分之一,即内部存储器。指令系统是计算机软件与硬件的界面,硬件研究人员利用它实现系统功能,软件研究人员利用它编写各种系统和应用程序。
第四章介绍了指令系统,然后在第五章详细地介绍了计算机系统的另外一个核心组成部分,即中央处理器的原理和指令的实现。总线是将计算机的各个组成部分互联起来的机构,第六章介绍了总线的概念、结构及工作原理。
计算机通过输入输出模块与外界进行信息交换,因此,输入输出模块是计算机系统的另外一个核心组成部分,这一部分内容在第七章中介绍。 通过本课程,可以使学习者系统地掌握计算机工作的原理及各个组成部分的结构,能够分析计算机各部件的不同组织形式对系统性能的影响,从而为以后的专业学习奠定良好的理论基础。
本课程适合计算机、通信及电子等相关专业的学习人员。
7.计算机的组成及工作原理是什么
计算机硬件基本组成(五大部件):运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
计算机工作原理——存储程序控制
将编制好的程序(由一系列指令组成)和数据存入内存储器,当计算机工作时,自动地逐条取出指令并执行指令。
“存储程序控制”原理由美籍匈牙利数学家冯·诺依曼(Von Neumann) 提出,确立了现代计算机的基本结构,即冯·诺依曼体制结构
n冯·诺依曼体制结构三要点:
1)计算机内部信息采用二进制表示;
2)计算机工作原理:存储程序控制;